数字黄河工程讲解

从“数字地球”到“数字黄河”

一、数字地球的提出背景

1998年1月，美国副总统戈尔在加州科学中心作了题为《数字地球》的演讲，标志美国“数字地球”战略计划出台。戈尔在讲话中给出了“数字地球”的概念：“数字地球”是一种能嵌入巨量的地球空间信息，对我们星球所做的多分辨率的三维描述。

戈尔提出需要一个“数字地球”的直接原因，在于愈趋迫切的“地球空间信息”的开发、使用和共享需要有超级的技术支撑和完善的运作机制。当代新技术革命正使我们能够以前所未有的方式获得有关我们社会和星球的巨量原始数据。这些数据包括高分辨率的地球卫星图像、数字地图，以及经济、社会和人口统计方面的信息。但这样巨量的原始数据要为人们所利用，就必须把它们有机集成，转变为人们可以理解、及手可得的信息并显示出来，而这就需要一个“数字地球”来实现。另一方面从实际应用需要来看，有了“数字地球”，就能使人类对人为或自然灾害及时作出反应，能使全球联合起来面对长期的环境挑战，并能为用户和生产者提供发布信息的场地，还可在诸如打击罪犯、保护生态多样性、预报气候变化、提高农业的生产力等等方面产生广泛的社会效益和经济效益。

二、我国对数字地球的认知

江泽民总书记在谈到当今世界科技发展趋势时，提到了美国副总统戈尔提出的“数字地球”概念。近半年来，国内学者对“数字地球”计划极为关注，并开始酝酿我国自己的“数字化”计划，纷纷发表见解：

1、“数字地球”的意义

——郭华东（中科院遥感研究所所长）：随着地球信息科学的迅猛发展，科学家们越来越不满足于从单一的角度来观测地球，因为用单一、简单的手段，去观测一个复杂的自然现象，得出的结论很难是公正、科学和完整的。正是从这个意义上讲，“数字地球”这个词，非常精辟、概括，也非常科学地阐述了大家十分

想说的这样一个方向、一个领域。什么是数字地球？数字地球就是把地球搬进我们的实验室、移进我们的计算机，从而可更方便地分析和认识我们所居住的星球。

——陈述彭（中科院院士，中科院遥感所名誉所长）：美国之所以提出数字地球的概念，这是其全球战略的一部分。目的是增加就业机会，恢复经济，使教育经费增加百分之二十，国民经济产值增加百分之四，在这种背景条件下提出来的。当然，为此采取了一大堆的措施，目的是希望把地球观测系统计划、因特网—2计划、大型的国际合作数据库计划捆在一起，变成一个大的研究方向。

——杨崇俊（国家遥感应用工程技术研究中心常务副主任）：人类生活在地球上，但关于地球，经常有一些困惑。大的来说，有全球变化、厄尔尼诺效应、以及资源、环境方面的问题。比如我们的长江流域，如果发大水，中下游是护堤还是炸堤、分洪？还有地震现象的前兆分析，以及资源、环境、全球变化等一大堆问题。这些问题都有一个共同的特点：它是关于地球的，无论是大尺度、中尺度还是小尺度，解决问题的一个主要手段是数字的。数字加地球，就形成这样一个概念——数字地球。

——林行刚（清华大学教授）：为什么会提出数字地球计划，我想这可能与我们许多人面临的问题有关，即原始数据太多，能懂（能用）的数据却太少。地球卫星每2周绕全球一遍，已经绕了20年，大部分数据从未激活过一个脑细胞。这就出现了渴望知识与数据无用的矛盾。何以如此？戈尔认为是数据的显示形式有问题。例如，通常人记不住7条数据（量少），但却能记住人脸、星系（量大）。由此得出的结论是：数据要相互关联地显示，要用易被人们理解、分析、记忆的方式显示。如何解决这个问题，戈尔的解决方案就是提出数字地球的概念。

——王其文（北京大学工商管理学院副院长）：实际上，数字地球除了应用的潜力以外，基本的内容还是把与空间、地理以及有关的数据收集好、整理好，供大家方便地查阅，供更多的学科去应用。从这个意义上讲，“数字地球”是一个很重要的基础工程。数字地球计划有很强烈的社会需求。例如，虚拟战争、虚拟海港、虚拟旅游、全球变化、数字农业、数字城市、实时灾害预报、数字区域等。

2、“数字地球”是正在实施中的大科学项目

——崔伟宏（国家遥感应用工程技术中心研究员）：在数字地球的起步阶段，

我们首先要做的是集成。把二十年来已做的东西进行集成，使它在网络的支持下真正能够做到互操作和数据共享。接下来的发展阶段，有几个很重要的问题。一个是网络信息的开发和互操作，一个是动态模拟和仿真。在这方面可以发展很多东西，而且有很强烈的社会需求。例如，虚拟战争、虚拟海港、虚拟旅游、全球变化、数字农业、数字城市、实时灾害预报、数字区域、捕捉罪犯等。

——刘闯（中科院综考会研究员）：这个项目不是一个口号，它是一个实实在在的重要项目。它的核心是四方面的工作：（1）发射卫星。这个卫星是1米分辨率的卫星，现在地面工作已基本完成。（2）宽带数据网。现在因特网—2的传输速度提高了许多，包括音响、图像、电影……，相当大的数据量，一下就传输过来。这一系统已经演示成功。与此相配合的是美国整个网络的换代工作，即全部换成光纤网和因特网－2。（3）超级计算机。现在美国航空航天局在芝加哥大学建立了超级计算机实验室。日本现在也非常重视超级计算机的工作。这对我们国家也是一个重要信息。（4）1米分辨率的全球数据库。

——李琦（北京大学教授）：数字地球不是一个口号，也不仅仅是一个方向。它是国际上已在实施的一个工程。澳大利亚准备在2000年实现“数字澳大利亚”工程。美国、日本都在启动这一计划。美国是以公司操作的形式在推进这一工程。比尔·盖茨最近宣布，微软和宝马公司将联合开发汽车的导航系统，把汽车导航和移动办公室结合在一块儿，真正实现了“天网”——就是把卫星这一套和地面的因特网结合在一起，达到在任何时间、任何地点、任何人都可以实时上网这样一种移动办公室的境界。

3、我国“数字地球”的战略

数字地球这个概念提出以后，我们应该在理论指导下运用市场机制驱动我们自己国家的开发过程。一些发达国家从数字化、建模、系统仿真、到虚拟现实差不多用了30年时间。在信息化时代的今天，我们能不能只用3—5年的时间就把这一大项目攻下来？这也正是我们提出中国也要搞“数字地球”项目的背景。

——匡定波（中科院院士、中科院上海技术物理研究所研究员）：这个计划中最厉害的是1米分辨率，现在能在局部作到很高的分辨率，但要达到如戈尔所讲的全球范围内的1米分辨率要求是极高的。现在卫星传送下来并达到商业化应